به گزارش وبسایت اخبار جهان به نقل از The Independent، باتری‌های لیتیوم-یونی، که در محصولاتی مانند تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و خودروهای الکتریکی کاربرد دارند، از فناوری‌های کلیدی انرژی مدرن محسوب می‌شوند. اساس کار این باتری‌ها بر حرکت یون‌های لیتیوم به داخل و خارج الکترودهای جامد استوار است؛ فرآیندی که در طول عمر باتری هزاران بار تکرار می‌شود. سرعت این فرآیند، تعیین‌کننده سرعت شارژ باتری و میزان انرژی قابل ذخیره‌سازی در آن است.
با وجود دهه‌ها تحقیق، بهبود عملکرد این باتری‌ها همچنان عمدتاً بر پایه آزمون و خطا انجام می‌شود. نظریه‌های سنتی با قدمتی بیش از یک قرن، قادر به توضیح علت تفاوت عملکرد مواد گوناگون در باتری‌ها نبوده‌اند.
اما یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه MIT کشف کرد که راز این موضوع در مکانیسمی به نام «انتقال یون-الکترون جفت‌شده» نهفته است. طبق این مکانیسم، یون‌های لیتیوم تنها زمانی به‌طور مؤثر به سمت الکترود حرکت می‌کنند که با الکترون‌ها همراه شوند. این یافته، نتایج متفاوتی را که پیش از این توسط محققان مشاهده شده بود، توجیه می‌کند.
مارتین بازانت، استاد ریاضیات در دانشگاه MIT، گفت: «امیدواریم این کشف به کنترل دقیق‌تر و سریع‌تر واکنش‌ها منجر شود و به شارژ و دشارژ سریع‌تر کمک کند.»
محققان برای اثبات نظریه خود، سرعت واکنش را در بیش از ۵۰ ماده مختلف، از جمله مواد به‌کاررفته در تلفن‌های هوشمند و خودروهای برقی، اندازه‌گیری کردند. آن‌ها دریافتند که مدل سنتی، سرعت این فرآیند را بیش از حد تخمین می‌زد، در حالی که نظریه جدید توضیحی دقیق و مطابق با داده‌های واقعی ارائه می‌دهد.
این تیم همچنین به این نتیجه رسید که اصلاح الکترولیت مایع درون باتری، برای مثال از طریق تغییر در ترکیبات شیمیایی آن، می‌تواند سرعت شارژ را به‌طور چشمگیری بهبود بخشد و خوردگی را که عمر باتری را کاهش می‌دهد، کم کند.
بازانت تأکید کرد که این یافته‌ها یک چارچوب نظری روشن در اختیار تولیدکنندگان قرار می‌دهد تا بتوانند باتری‌ها را بر اساس درک علمی طراحی کنند، نه بر پایه آزمایش‌های پرهزینه.
پروفسور یانگ شاهورن نیز توضیح داد که این پژوهش، «سال‌ها نتایج متناقض را در یک مدل واحد و جامع متحد می‌کند.»
این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.
منبع: The Independent
